[發明專利]用于檢測開關電流源和相應功率源中的故障的方法

有效

• 申請號: 201080057176.0
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102656785A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: T·T·特魯翁;N·詹尼斯特;G·埃斯特韋
• 申請（專利權）人: 薩甘安全防護公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02P29/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 錢慰民

本發明涉及檢測開關電源中的故障的方法，且涉及相應的電源。

本發明適用于各種類型的設備，且尤其適用于控制力矩馬達或螺線管型的執行器、用于調節旋轉機械、用于開關模式電源等等的驅動器。

這樣的設備通常利用實現脈寬調制（PWM）類型的控制的電源。

該電源具有控制級和功率級。控制級接收設定點信號并向功率級傳送用預先確定的占空比調制的控制信號。功率級連接到負載，功率級向負載傳送對應于控制信號的電力。為此，功率級可以包括例如至少一個由控制信號控制的斬波晶體管。

在其中控制設備的故障具有被認為是危急的后果的某些應用中，一個主要考慮因素是檢測故障且優選地標識失效的組件。

因而已知通過測量功率級的輸出的熱點處的電壓和電流并通過測量功率級的輸出的冷點處的電流來檢測故障。這使檢測負載中的短路（測得的電流等于設定點電流且電壓是零）、負載中的開路（測得的電流是零而電壓不是零）以及電源的故障（即使設定點信號不對應于零電流，測得的電流和電壓也是零）成為可能。這要求實現起來相對昂貴的相對復雜的故障檢測邏輯。

本發明的一個目的是提供用于在通過這樣的開關電源向負載供電時檢測和標識故障的簡單裝置。

為此，本發明提供響應于設定點信號檢測具有控制級的開關電源的故障的方法，從而將用預先確定的占空比調制的控制信號傳送給向負載傳送電力的功率級。該方法包括以下步驟：

·確定正常操作下占空比的至少一個標稱值以及作為標稱值的函數的至少一個故障閾值；

·確定由控制級發出的信號的占空比的至少一個瞬時值；以及

·將瞬時值與故障閾值進行比較。

通過使用占空比來檢測故障，該占空比是表示通過電源傳送給負載的功率的大小。通過將瞬時占空比與相對于標稱占空比（在標稱操作條件下預先測得，或者基于模型計算或預測）確定的閾值進行比較，檢測負載中的短路或開路的存在是可能的。

有利地，確定一定范圍的標稱值。

當負載的操作容易引起電流變化時，這是有益的。

優選地，該方法包括下列步驟，即測量由功率級輸出的電流并且驗證：

·電流是否為零，且在適當情況下；

·設定點信號是否對應于零電流。

檢測電流的值使得標識電源本身中的故障成為可能。

本發明也提供包括控制級、功率級和被設置成實現本發明的方法的故障檢測模塊的開關電源。

在閱讀本發明的特定的非限制性實施例的下列描述之后，可看出本發明的其他特性和優點。

參照附圖，在附圖中：

·圖1是本發明的第一實施例的電源的方框圖；以及

·圖2是示出根據本發明的第二實施例的電源的與圖1類似的視圖。

參見各圖，本發明涉及用于連接到負載100以便向其供電的開關模式電源。負載100具體可以是旋轉機械、力矩馬達或螺線管型的執行器。

被給予總標號1的電源包括控制級2、功率級3和連接到用于測量在功率級3和負載100之間的電流的支路5的故障檢測模塊4。

以本身已知的向功率級3傳送用因變于設定點信號預先確定的占空比調制的控制信號的方式設置控制級2。

以已知的方式，功率級3包括多個晶體管，每一晶體管具有控制輸入，該控制輸入接收因變于占空比在其導通狀態和其截止狀態之間切換晶體管的控制信號。流過晶體管的電流被傳送給負載100。

在圖1的實施例中，控制級2是數字式的，且包括用于計算占空比的單元6，單元6被連接到檢測單元4，以便向其提供占空比的瞬時值。

在圖2的實施例中，控制級2是模擬式調節器，且檢測模塊4被連接到檢測由控制級2輸出的控制信號并測量占空比的元件7。

在兩種實施例中，檢測模塊4被設置成執行故障檢測方法。

這種方法包括以下步驟：

·確定負載100正常操作下占空比的至少一個標稱值以及因變于該標稱值的至少一個故障閾值；

·確定由控制級2傳送的經調制的信號的占空比的至少一個瞬時值α；以及

·將該瞬時值與故障閾值進行比較。